Standar untuk kendaraan listrik dan jaringan listrik
“Di masa depan, utilitas harus menjadi seperti konduktor orkestra”
Frances Cleveland, salah satu pakar IEC terkemuka di bidang keamanan siber dan interkoneksi sumber daya energi terdistribusi (DER) ke jaringan listrik, mengatakane-teknologitentang standar terkini untuk menghubungkan kendaraan listrik (EV) ke jaringan listrik dan cara menjaga keamanannya.
IEC membuka jalan bagi standar kendaraan listrik yang digunakan sebagai DER untuk jaringan listrik, yang berarti bahwa kendaraan listrik dapat mengisi daya listrik dari jaringan listrik namun juga menyalurkan energi ke jaringan tersebut bila diperlukan. Apakah ada standar baru di bidang itu?
Ada banyak kemajuan, sebagian di IEC dan sebagian di luar IEC. Tonggak sejarah IEC adalah penerbitan IEC 63584 pada tahun 2024, berdasarkan protokol penting, protokol titik muatan terbuka atau OCPP. Di masa lalu, OCPP hanya memberikan dukungan untuk pengisian daya kendaraan listrik. Namun, sebagai respons terhadap persyaratan manajemen jaringan listrik untuk pemakaian kendaraan listrik, protokol tersebut kini menawarkan komunikasi yang dapat dioperasikan antara stasiun pengisian daya (EVSE) dan operator atau agregator fleksibilitas yang berbeda, sehingga mampu mendukung vendor yang berbeda dan berbagai persyaratan peraturan yang berbeda. Protokolnya sendiri sedang diperbarui agar dapat memenuhi rekomendasi IEC 63460 yang dikembangkan dalam IEC Systems Committee for Smart Energy (SyC SE), yang mencakup kendaraan listrik yang bertindak sebagai DER saat mengisi daya serta saat mengalirkan ke rumah atau jaringan listrik. Standar ini baru saja diterbitkan. Di masa mendatang, IEC 63584 akan menyertakan lebih banyak fungsi DER, termasuk membatasi pengisian dan pengosongan daya, merespons frekuensi dan voltase secara mandiri, dan dikelola sama seperti DER lainnya.
Standar lain di bidang tersebut adalah ISO 15118-20, yang memperluas komunikasi dari EVSE ke EV itu sendiri, jika diperlukan. Protokol ini juga diperbarui secara aktif untuk mencerminkan persyaratan agar EV dapat bertindak sebagai DER.
Apakah semua standar ini saling melengkapi atau bersaing?
Mereka semua bekerja pada tingkat yang berbeda. Standar ISO 15118-20 digunakan untuk berkomunikasi antara EVSE dan EV. Standar IEC 63584 digunakan untuk berkomunikasi antara EVSE dan sistem eksternal, misalnya agregator listrik. Keduanya digunakan bersama satu sama lain untuk mengkomunikasikan pertukaran data yang diperlukan untuk memenuhi persyaratan fungsional sistem tenaga IEEE 1547.
Bagaimana komite teknis yang berbeda bekerja sama dalam hal ini?
IEC TC 57 menerbitkan IEC 61850-7-420, yang mendefinisikan model informasi semantik (nama dan makna objek data) yang diperlukan untuk mengelola DER. Nama objek data IEC 61850 dan artinya digunakan oleh enam protokol komunikasi terkait DER berikut: IEC 61850-7-420, IEEE 2030.5, IEEE 1815.2 (DNP3), SunSpec Modbus, OCPP, dan ISO/IEC 15118-20. Artinya, IEC 61850-7-420 telah benar-benar menjadi sumber nama dan makna data, dan merupakan inti dari semua standar yang berhubungan dengan interaksi jaringan listrik dengan DER.
Para ahli di TC 69, yang menerbitkan standar sistem transfer energi listrik untuk kendaraan listrik, menyadari bahwa Standar IEC 61850-7-420 adalah dasar yang tepat untuk komunikasi dengan kendaraan listrik yang terhubung ke jaringan listrik. Mereka memiliki kelompok kerja gabungan (JWG11) dengan TC 57, yang menangani pengelolaan infrastruktur pengisian dan pengosongan kendaraan listrik. Kelompok kerja gabungan lainnya (JWG15) mencakup TC 57 dan TC 120, yang menyiapkan standar untuk sistem penyimpanan energi. JWG15 mengatasi kasus penggunaan dan kebutuhan data antara operator fleksibilitas, agregator, dan stasiun pengisian daya EV.
SyC SE mengidentifikasi kesenjangan dalam pekerjaan yang dilakukan oleh kelompok-kelompok ini. IEC 63460"EV sebagai DER"menyarankan metode untuk menyelesaikannya. Upaya dari SyC ini, bersama dengan kerja keras dari banyak pakar IEC dan ISO di bidang kendaraan listrik, sangat penting dalam pembaruan OCPP dan ISO/IEC 15118-20, dan membantu pengakuan bahwa kendaraan listrik hanyalah sumber energi tersimpan untuk mendukung jaringan listrik (dan pemiliknya!).
Dengan pertumbuhan besar dalam penjualan kendaraan listrik pada tahun 2024, apakah perusahaan utilitas tertarik untuk menerbitkan standar ini guna membantu mereka mengakomodasi meningkatnya permintaan listrik dari kendaraan listrik?
Ya. Saya akan memberikan contoh California di AS, yang memiliki jumlah kendaraan listrik terbesar di negara ini. Perusahaan-perusahaan utilitas pada awalnya menunda interkoneksi stasiun-stasiun pengisian yang lebih besar karena mereka tidak dapat mengakomodasi lonjakan permintaan tanpa meningkatkan jaringan untuk menanganinya. Namun legislator di negara bagian tersebut mengeluarkan peraturan yang mendorong mereka untuk bertindak. Dan tiba-tiba, segera setelah undang-undang tersebut disahkan, perusahaan utilitas bertindak sangat cepat untuk memberi jalan bagi penggunaan baru ini. Tentu saja mereka memiliki beberapa keberatan, dan memperkenalkan persyaratan peraturan yang membatasi tingkat pengisian selama masa permintaan tinggi, berlaku hingga peningkatan jaringan listrik akan dipasang. Selain itu, untuk rumah tangga dan bisnis kecil, tarif-waktu-penggunaan telah diubah untuk mendorong konsumen mengenakan biaya pada waktu permintaan rendah, misalnya setelah tengah malam. Intinya adalah bahwa lanskap standar yang ada membantu mereka beradaptasi dengan cepat dan membuka jalan bagi penggunaan baru. Anda perlu memiliki komunikasi antara perusahaan utilitas, agregator, rumah atau bisnis, perangkat di rumah, dan EV itu sendiri, yang lancar dan aman dan itulah yang dimungkinkan oleh standar.
Bisakah Anda memberi tahu kami lebih banyak tentang standar keamanan siber IEC untuk jaringan listrik dan DER?
Ya. Ada upaya berkelanjutan yang dilakukan oleh kelompok kerja saya di dalam TC 57 yang mengembangkan standar keamanan siber IEC 62351, yang saya sebut standar "Bagaimana melakukannya". IEC juga telah mengembangkan Standar IEC 62443 yang memberi tahu Anda "Apa yang perlu Anda lakukan", namun bukan bagaimana melakukannya. Standar IEC 62443 diperluas untuk mencakup persyaratan keamanan siber horizontal, yang berarti bahwa berbagai bidang seperti energi dan peralatan medis memodifikasi Standar IEC 62443 dasar untuk mencerminkan kebutuhan mereka yang lebih spesifik. Saat ini kami sedang mengerjakan persyaratan keamanan cyber untuk gardu induk dan akan mengerjakan persyaratan khusus DER-. IEC 62443-4-2 juga dapat digunakan untuk menguji keamanan cyber perangkat, seperti DER.
Di luar IEC, IEEE 1547.3 memberikan rekomendasi untuk keamanan cyber di DER, yang dapat digunakan sebagai panduan oleh perusahaan utilitas. Selain itu, UL Solutions, sebuah organisasi sertifikasi dan keamanan produk yang berbasis di AS, sedang mengembangkan Standar UL 2941 untuk menguji keamanan cyber DER.
Apa saja tantangan yang harus diatasi terkait keamanan siber di gardu induk dan DER?
Gardu induk dan DER sangat berbeda dalam hal persyaratan keamanan sibernya. Gardu induk 100% dikendalikan oleh perusahaan utilitas, yang memiliki kendali penuh atas tindakan apa yang harus diambil untuk melindungi gardu induk. Sebaliknya, DER memiliki pemilik, agregator, produsen, pemasang, dan bahkan utilitas yang berbeda. Untuk keamanan siber DER, Anda perlu mendapatkan kesepakatan antara semua entitas yang berbeda mengenai tingkat keamanan dan protokol apa yang akan digunakan, dan jenis perjanjian tersebut bisa sangat bermasalah. Produsen kendaraan listrik ingin kita menjauh dari dunia mereka - mereka tidak ingin perusahaan utilitas, misalnya, memberi tahu mereka apa yang harus dilakukan.
Gardu induk adalah peralatan penting untuk jaringan listrik yang dapat menarik bagi penyerang karena perannya yang terlihat dalam menyediakan tenaga listrik, yang merupakan infrastruktur penting. Namun, menyerang satu DER saja bisa membuat pemiliknya jengkel, tapi tidak lebih. Hanya jika serangan tersebut berdampak pada banyak DER maka serangan tersebut akan menjadi ancaman kritis. Sebagian besar gardu induk mempunyai pengamanan fisik: gardu induk dilengkapi pagar, gerbang, gembok, dan kadang-kadang bahkan kamera, sedangkan DER jarang dilindungi secara fisik.
Dari sudut pandang komunikasi, sistem DER memanfaatkan internet, yang mungkin tidak aman, dan produsen biasanya menggunakan Modbus, yang tidak memiliki keamanan, dalam sistem DER mereka. Jadi meskipun protokol yang lebih aman digunakan secara eksternal, situs DER sangat rentan. Salah satu bidang perselisihan antara perusahaan utilitas dan produsen DER adalah mengenai di mana keamanan harus dimulai dan siapa yang bertanggung jawab untuk mengamankan peralatan apa – dan siapa yang merespons jenis serangan keamanan apa. Jadi itulah beberapa masalah yang sedang kami tangani.
Bisakah Anda merusak jaringan dengan meretas DER?
Risikonya ada pada saluran komunikasi. Jika DER terhubung ke jaringan listrik melalui saluran komunikasi, dan malware melewati saluran komunikasi tersebut hingga ke DER lainnya, ke agregator dan bahkan utilitas, dan memberikan perintah kontrol untuk menghidupkan dan mematikan sistem secara acak dan berulang-ulang, hal ini akan mendatangkan malapetaka pada jaringan listrik. Ini adalah salah satu kekhawatiran utama kami.
Apa saja area fokus utama TC 57 dan SyC SE di masa depan?
Dalam jangka pendek, kita perlu memastikan bahwa semua protokol berbeda di bidang EV memenuhi persyaratan yang sama. Dalam jangka panjang, kita memerlukan peraturan untuk mengubah perspektifnya mengenai peran perusahaan utilitas. Perusahaan utilitas diwajibkan untuk melayani semua beban listrik dalam lingkungan peraturan saat ini. Namun di masa depan, kita dapat melihat bahwa akan ada lebih banyak keseimbangan antara pengguna dan penyedia layanan, dengan lebih banyak komunikasi dan pemahaman di antara mereka. Di masa depan, perusahaan utilitas harus menjadi seperti konduktor orkestra, dimana pengguna mengimpor dan mengekspor listrik ke jaringan listrik dengan cara yang fleksibel berdasarkan kendala jika diperlukan dan berdasarkan insentif jika memungkinkan. Utilitas ini akan mengelola jaringan sebagai sistem cyber yang aman dan andal. Kita masih jauh dari itu. Tapi kami memikirkan hal-hal tersebut. Kecerdasan buatan kemungkinan besar akan membantu kita semua mencapai tujuan ini.
Frances Cleveland adalah lulusan teknik elektro dan fisika terapan dari Universitas Harvard dan pasca-sarjana teknik elektro dan ilmu komputer dari Universitas California di Berkeley.
Dia telah mengelola dan berkonsultasi pada proyek sistem informasi dan kontrol jaringan pintar di industri tenaga listrik selama lebih dari 35 tahun. Keahliannya berfokus terutama pada standar interoperabilitas informasi jaringan pintar, masalah keamanan siber, ketahanan jaringan listrik, fungsi inverter cerdas untuk sumber daya energi terdistribusi (DER) dan integrasi sistem, termasuk DER, kendaraan listrik plug-in, infrastruktur pengukuran canggih, otomatisasi distribusi, otomatisasi gardu induk, dan operasi pasar energi.